Построение спутниковой связи на базе космических аппаратов

Структура спутниковых систем связи
Системы и сети передачи информации.

Структура спутниковых систем связи
Системы и сети передачи информации.
Полосы частот,
выделенные для спутниковых систем
Пример использования
различных диапазонов

Структура спутниковых систем связи. Космический сегмент
Системы и сети передачи информации.
Космический сегмент состоит из несколько спутников ретрансляторов, которые образуют космическую группировку.
Связной космический аппарат (КА) включает следующие элементы:
- центральный процессор;
- радиоэлектронное оборудование бортового радиотехнического комплекса (БРТК);
- системы ориентации и стабилизации;
- двигательная установка;
- система электропитания (аккумуляторы и солнечные батареи).

Структура спутниковых систем связи. Наземный сегмент
Системы и сети передачи информации.
Центр управления позволяет обеспечить решение следующих задач:
- контроль запуска и точность вывода КА на заданную орбиту;
- контроль состояния каждого КА;
- контроль и управление орбитой отдельных КА;
- контроль и управление КА в нештатных режимах работы;
- вывод КА из состава орбитальной группировки.
Наземный сегмент представляет комплекс оборудования и сооружений, предназначенных для эксплуатации системы связи.

Структура спутниковых систем связи. Шлюзовая станция
Системы и сети передачи информации.
Шлюзовая станция состоит из нескольких приемо-передающих комплексов (не менее 3-х).
Каждый приемо-передающий комплекс оснащен следящей параболической антенной.
Применение нескольких приемо-передающих комплексов позволяет практически без нарушения связи переходить последовательно от одного КА к другому.
Для управления большим потоком информации в состав шлюзовой станции включены быстродействующие ЭВМ, в которых имеется банк данных персональных терминалов.
В состав шлюзовых станций включено коммутационное оборудование (интерфейсы связи) для соединения с различными наземными системами связи.
Основной задачей любой шлюзовой станции является организация дуплексной телефонной связи, передача факсимильных сообщений, а также данных большого объема.

Структура спутниковых систем связи. Персональный пользовательский терминал
Системы и сети передачи информации.
Персональный пользовательский терминал предназначен для предоставления услуг связи.
Перечень услуг связи включает:
- связь абонентов, имеющих персональные спутниковые терминалы между собой;
- связь абонентов, имеющих персональные спутниковые терминалы, с абонентами телефонной сети общего назначения, пейджинговых и сотовых сетей;
- определение местоположения абонентов.
Существующие типы спутниковых терминалов:
- портативные терминалы (спутниковые телефоны);
- переносные терминалы;
- мобильные терминалы для автотранспортных, авиа и морских судов;
- малогабаритные пейджинговые терминалы;
- терминалы для коллективного пользования.

Малые Космические Аппараты
Системы и сети передачи информации.
Низкоорбитальные многоспутниковые системы связи (МСС) обеспечивают охват земной поверхности за счет создания орбитальной группировки.
Орбитальная группировка включает до нескольких десятков низкоорбитальных спутников-ретрансляторов (СР) на орбитах высотой 750-1500 км.
Протяженность космических радиолиний при этом не превышает нескольких тысяч километров, что позволяет использовать малогабаритную наземную и бортовую терминальную аппаратуру.

Малые Космические Аппараты. Классификация
Системы и сети передачи информации.
КА «Экспресс-АМ» (2600 кг)
КА СибГАУ «Юбилейный» (48 кг)

Малые Космические Аппараты
Системы и сети передачи информации.
Практический интерес представляет разработка низкоорбитального спутника-ретранслятора массой до 250 кг (мини – КА или микро - КА).
Среди таких проектов можно выделить СР:
«Гонец» (Россия, масса 230 кг);
«Aries» (США, масса 182 кг);
«Ellipso» (США, масса 175 кг);
«Starsys» (США, масса 80 кг);
«Orbcomm» (США, масса 40кг).
КА «Гонец»

Малые космические аппараты
Системы и сети передачи информации.
При создании МКА выделяются две фазы :
разработка базовой малогабаритной унифицированной космической платформы (УКП);
оснащение малогабаритной УКП полезной нагрузкой (ПН) соответствующего целевого назначения.
ПРИМЕР!!!
Малогабаритные УКП платформы разработки КБ «Арсенал»:
УКП «Эльф». Масса 80 кг, рассчитана на ПН массой 30 кг;
УКП «Колибри». Масса 200 кг, рассчитана на ПН массой 100 кг.
В качестве специальной аппаратуры малогабаритного СР выступает бортовая ретрансляционная аппаратура (БРА).
БРА представляет собой радиотехническое приемопередающее устройство, осуществляющее прием ретранслируемых сигналов, их преобразование и передачу в направлении абонентов (потребителей).
Структурная схема бортовой аппаратуры МКА связи

Малые космические аппараты
Системы и сети передачи информации.
Бортовая аппаратура размещается на малогабаритной космической платформе с гравитационной системой ориентации и состоит из обеспечивающей и специальной аппаратуры.
К бортовой обеспечивающей аппаратуре относятся:
бортовая система электропитания;
бортовая вычислительная система;
бортовая аппаратура командно-измерительной системы (КИС);
микроконтроллер телеметрической системы;
навигационная аппаратура потребителя.
К бортовой специальной аппаратуре относятся:
бортовая ретрансляционная аппаратура (БРА);
микроконтроллер ретрансляционной аппаратуры;
запоминающее устройство электронной почты.

Малые космические аппараты. Заключение
Системы и сети передачи информации.
Создание МКА и космических систем на их основе стимулирует использование новейших технологий по всему спектру проектной, производственной и эксплуатационной деятельности.
Отечественная космонавтика также имеет определенный опыт создания и эксплуатации МКА, пионерами в этом выступают вузы космического профиля со своими научно-образовательными спутниками.
Отечественные вузы в последние годы проявляют значительный интерес к созданию и использованию малоразмерных КА для решения инновационных научно-образовательных и прикладных задач.
КА «Юбилейный»
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф.Решетнева
«Можаец»
Военно-космическая академии имени А.Ф. Можайского
«Бауманец - 2»
Московский Государственный Технический Университет им Н.Э.Баумана